一种消除超薄细长涡轮工作叶片蜡模变形的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于航空发动机叶片制造技术领域，特别是涉及一种消除超薄细长涡轮工作叶片蜡模变形的方法。
【背景技术】
[0002]作为航空发动机叶片的重要一种一一涡轮工作叶片，其具有叶身薄且细长的特点，以某一型涡轮工作叶片为例，该涡轮工作叶片的叶身长度为190_，叶身弦宽为25_，叶片的进、排气边厚度仅为0.5?0.6mm，且叶身整体有着一定的扭角。
[0003]在涡轮工作叶片的研制生产过程中，经常发现叶片存在变形量过大的问题，变形量大约为Imm左右，此时只能对该叶片进行矫正处理，由于叶片的变形量过大，使叶片矫正变得相当困难，且在叶片矫正过程中，在叶片进、排边的薄弱处，经常产生矫正裂纹，进而导致该叶片的报废，给涡轮工作叶片的研制生产造成了不小的经济损失。
[0004]经过工作人员的不断跟踪观察，最终发现是叶片研制生产过程中使用的叶片蜡模变形导致的叶片变形量过大，由于叶片蜡模从压制到组合成模组，整个周期大约72小时，叶片蜡模在压制后起模时如果用力不当，就可造成起模变形。由于叶片蜡模叶身部分的中间厚、两边薄，因此收缩量不同，导致叶片蜡模叶身发生扭转。无论叶片蜡模如何摆放，叶片蜡模均处于悬臂状态，由叶片蜡模自重也会导致叶身弯曲。但是目前还没有有效的办法能够解决叶片蜡模的变形问题。
【发明内容】
[0005]针对现有技术存在的问题，本发明提供一种消除超薄细长涡轮工作叶片蜡模变形的方法，提出了一种利用蜡模胎具承装叶片蜡模的方案，并公开了蜡模胎具的设计方案，通过蜡模胎具的使用，有效控制了叶片蜡模的变形。
[0006]为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案:一种消除超薄细长涡轮工作叶片蜡模变形的方法，包括如下步骤:
[0007]步骤一:根据涡轮工作叶片的叶背形面参数设计蜡模胎具；
[0008]步骤二:根据涡轮工作叶片的叶背形面理论坐标值，计算蜡模胎具的工作型面坐标值，其计算公式为:
[0009]Xb' = XbXk
[0010]Yb' =YbXk
[0011]式中，Xb'、Yb'为蜡模胎具的工作型面坐标，Xb、Yb为涡轮工作叶片的叶背形面理论坐标，k为修正系数；
[0012]步骤三:计算修正系数k的值，其计算公式为:
[0013]k = ^ ^ 2
[0014]式中，S1S蜡模胎具的收缩率，δ 2为叶片蜡模的收缩率，且δ 1、δ2均为已知值；
[0015]步骤四:计算蜡模胎具的有效工作面长度L'及有效工作面宽度M'，其计算公式为:
[0016]L' = (L-R1-R2) X k-0.2
[0017]Mr =MXk
[0018]式中，L为涡轮工作叶片叶身长度，R1为涡轮工作叶片叶冠的转接圆角半径，R2^涡轮工作叶片榫条的转接圆角半径，M为涡轮工作叶片叶身弦宽；
[0019]步骤五:按照计算得到的蜡模胎具设计参数，制造加工蜡模胎具；
[0020]步骤六；将压制后的叶片蜡模摆放到蜡模胎具上，使叶片蜡模的叶背部位与蜡模胎具全型面接触，且叶片蜡模在蜡模胎具上进行存放、周转及走工序，直到组合成模组。
[0021]为了保证蜡模胎具拥有较好的加工性能，所述蜡模胎具的材料采用LD8，且蜡模胎具的工作型面粗糙度为Ra0.4。
[0022]本发明的有益效果:
[0023]本发明克服了现有技术中存在的不足，提出了一种利用蜡模胎具承装叶片蜡模的方案，并公开了蜡模胎具的设计方案，在涡轮工作叶片的实际研制生产过程中，由于使用了蜡模胎具承装叶片蜡模，有效控制了叶片蜡模的变形，利用叶片蜡模制造的涡轮工作叶片，使涡轮工作叶片的变形量由原来的Imm左右，减小到现在的约0.3mm，由于变形量变小了，使叶片矫正变得相对容易，从而避免了矫正裂纹的产生，使涡轮工作叶片的精铸合格率提高了约20个百分点，极大的降低了叶片的报废率，节省了大量的生产成本。
【附图说明】
[0024]图1为一种涡轮工作叶片示意图；
[0025]图2为涡轮工作叶片的叶背形面理论坐标示意图；
[0026]图3为蜡模胎具的工作型面坐标示意图；
[0027]图4为涡轮工作叶片的叶身长度及叶身弦宽示意图；
[0028]图5为蜡模胎具的有效工作面长度及有效工作面宽度示意图；
[0029]图中，Xb、Yb—涡轮工作叶片的叶背形面理论坐标，Xb'、Yb' —蜡模胎具的工作型面坐标，L一涡轮工作叶片叶身长度，M—涡轮工作叶片叶身弦宽，R1—涡轮工作叶片叶冠的转接圆角半径，R2—涡轮工作叶片榫条的转接圆角半径，L' 一蜡模胎具的有效工作面长度，—蜡模胎具的有效工作面宽度。
【具体实施方式】
[0030]下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。
[0031]本实施例中，需要研制生产的涡轮工作叶片的叶身长度为190mm，叶身弦宽为25mm,叶片的进、排气边厚度为0.5?0.6_，其中，叶片蜡模的叶型参数与涡轮工作叶片相同。
[0032]所述的消除超薄细长涡轮工作叶片蜡模变形的方法，包括如下步骤:
[0033]步骤一:根据涡轮工作叶片的叶背形面参数设计蜡模胎具；
[0034]步骤二:根据涡轮工作叶片的叶背形面理论坐标值，计算蜡模胎具的工作型面坐标值，其计算公式为:
[0035]Xb' = XbXk
[0036]Yb' = YbXk
[0037]式中，XV ,Ybr为蜡模胎具的工作型面坐标，Xb、Yb为涡轮工作叶片的叶背形面理论坐标，k为修正系数；
[0038]步骤三:计算修正系数k的值，其计算公式为:
[0039]k = S1-S2
[0040]式中，δ ^蜡模胎具的收缩率，δ 2为叶片蜡模的收缩率，且δ 1、δ2均为已知值；
[0041]步骤四:计算蜡模胎具的有效工作面长度L'及有效工作面宽度M'，其计算公式为:
[0042]L' = (L-R1-R2) X k-0.2
[0043]Mr =MXk
[0044]式中，L为涡轮工作叶片叶身长度，R1为涡轮工作叶片叶冠的转接圆角半径，R2^涡轮工作叶片榫条的转接圆角半径，M为涡轮工作叶片叶身弦宽；
[0045]步骤五:按照计算得到的蜡模胎具设计参数，制造加工蜡模胎具；
[0046]步骤六；将压制后的叶片蜡模摆放到蜡模胎具上，使叶片蜡模的叶背部位与蜡模胎具全型面接触，且叶片蜡模在蜡模胎具上进行存放、周转及走工序，直到组合成模组。
[0047]为了保证蜡模胎具拥有较好的加工性能，所述蜡模胎具的材料采用LD8，且蜡模胎具的工作型面粗糙度为Ra0.4。
[0048]实施例中的方案并非用以限制本发明的专利保护范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均包含于本案的专利范围中。
【主权项】
1.一种消除超薄细长涡轮工作叶片蜡模变形的方法，其特征在于:包括如下步骤: 步骤一:根据涡轮工作叶片的叶背形面参数设计蜡模胎具； 步骤二:根据涡轮工作叶片的叶背形面理论坐标值，计算蜡模胎具的工作型面坐标值，其计算公式为: Xb' = XbXk Yb' = YbXk 式中，Xb'、Yb'为蜡模胎具的工作型面坐标，Xb、Yb为涡轮工作叶片的叶背形面理论坐标，k为修正系数； 步骤三:计算修正系数k的值，其计算公式为:k = δ 厂 δ 2 式中，S工为蜡模胎具的收缩率，S 2为叶片蜡模的收缩率，且S n S2均为已知值； 步骤四:计算蜡模胎具的有效工作面长度L'及有效工作面宽度M'，其计算公式为: L' = (L-R1-R2) X k-0.2 Mr =MXk 式中，L为涡轮工作叶片叶身长度，Rl为涡轮工作叶片叶冠的转接圆角半径，R2为涡轮工作叶片榫条的转接圆角半径，M为涡轮工作叶片叶身弦宽； 步骤五:按照计算得到的蜡模胎具设计参数，制造加工蜡模胎具； 步骤六；将压制后的叶片蜡模摆放到蜡模胎具上，使叶片蜡模的叶背部位与蜡模胎具全型面接触，且叶片蜡模在蜡模胎具上进行存放、周转及走工序，直到组合成模组。
2.根据权利要求1所述的一种消除超薄细长涡轮工作叶片蜡模变形的方法，为了保证蜡模胎具拥有较好的加工性能，其特征在于:所述蜡模胎具的材料采用LD8，且蜡模胎具的工作型面粗糙度为Ra0.4。
【专利摘要】一种消除超薄细长涡轮工作叶片蜡模变形的方法，属于航空发动机叶片制造技术领域。本发明克服了现有技术中存在的不足，提出了一种利用蜡模胎具承装叶片蜡模的方案，并公开了蜡模胎具的设计方案，在涡轮工作叶片的实际研制生产过程中，由于使用了蜡模胎具承装叶片蜡模，有效控制了叶片蜡模的变形，利用叶片蜡模制造的涡轮工作叶片，使涡轮工作叶片的变形量由原来的1mm左右，减小到现在的约0.3mm，由于变形量变小了，使叶片矫正变得相对容易，从而避免了矫正裂纹的产生，使涡轮工作叶片的精铸合格率提高了约20个百分点，极大的降低了叶片的报废率，节省了大量的生产成本。
【IPC分类】B22C9-04, B22C7-02
【公开号】CN104525853
【申请号】CN201410631739
【发明人】韩宏, 张民政, 顾欣, 朱洪斌, 张贺
【申请人】沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司
【公开日】2015年4月22日
【申请日】2014年11月11日